JP2004109020A - P-channel field effect transistor - Google Patents

P-channel field effect transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2004109020A
JP2004109020A JP2002274343A JP2002274343A JP2004109020A JP 2004109020 A JP2004109020 A JP 2004109020A JP 2002274343 A JP2002274343 A JP 2002274343A JP 2002274343 A JP2002274343 A JP 2002274343A JP 2004109020 A JP2004109020 A JP 2004109020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
terminated
hydrogen
channel
diamond
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002274343A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3910512B2 (en
Inventor
Hiroshi Kawarada
川原田 洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP2002274343A priority Critical patent/JP3910512B2/en
Publication of JP2004109020A publication Critical patent/JP2004109020A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3910512B2 publication Critical patent/JP3910512B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a p-channel field effect transistor having a high threshold voltage by ozone processing, and having an excellent characteristic. <P>SOLUTION: A liquid electrolyte is used as a gate 8, and a hydrogen terminal surface is partially oxidized by the ozone processing 2, to thereby acquire the p-channel field effect transistor having as a channel, a diamond surface wherein a hydrogen terminal and an oxygen terminal are intermingled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体電解質をゲートとして使用し、水素終端と酸素終端あるいは水素終端とアミノ終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとしたpチャネル電界効果トランジスタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、市販のSiMOSFETを基礎とするイオン感応性FET(ISFET)は、酸化膜や酸化膜/Si界面へのイオンの侵入による動作不良を防止するため、Si酸化膜をSi窒化膜で覆う構造となっている。このSi酸化膜を覆うSi窒化膜表面が感応部となることから、感応部が酸化膜/Si界面から離れることになり、表面の電位変化に対応する電流変化が小さく、高感度化が困難である。
【0003】
これに対応するため、感応膜や保護膜としてのシリコン窒化膜やアルミナ膜の稠密性を上げ、レーザーアブレーション等を使用し、膜厚を薄くして感応性を高くする成膜技術を用いている。
【0004】
【非特許文献1】
H.Kawarada,Surface Science Reports 26(1996)205
【非特許文献2】
G.W.Swain,Advanced Materials,6,(1994)388
【非特許文献3】
藤嶋 昭;化学と工業51,(1998)207
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、オゾン処理した表面で、チャネルの抵抗が上昇し、それを用いたpチャネル電界効果トランジスタを作製した。さらに閾値電圧が負の方向に移動することを見い出した。その時に、チャネルとしてのダイヤモンド表面が酸素終端されていることを光電子分光(XPS)により、明らかにした。
【0006】
そして、かかる電界効果トランジスタとしては、
(1)トランジスタ動作は液体電解質中のさまざまなイオンに影響を受け過ぎるため、イオン感応性のない表面チャネルを有する電界効果トランジスタが基準電位を決定するトランジスタとして必要である。
【0007】
(2)任意の有機分子、生体分子を感応チャネルに直接固定できるトランジスタ形成技術が必要とされる。
【0008】
このような分野の技術としては、上記した非特許文献1〜3がある。
【0009】
ISFET(イオン感応性電界効果トランジスタ)はその集積化、微細化のメリットから盛んに研究が進められ、すでにSiを用いたものは市販されている。ダイヤモンドは物理的化学的に安定であることから、将来は生体適合型バイオセンサとして期待されている。
【0010】
また、ボロンドープされたダイヤモンドは、p型の半導体的導電性を示す。表面を水素で終端されたアンドープのダイヤモンドも表面にp型の導電層を有する。この水素終端表面導電層は室温においても高い表面キャリア密度を示し(1013/cm2 )、温度依存性をほとんど示さない。さらに、ほとんどのキャリアは表面からの浅い領域に存在する(〜10nm)。このような構造はFETの動作に有利であるため、本願発明者らはアンドープで水素終端処理を施したダイヤモンドを用いISFETの研究を行っている。
【0011】
また、水素終端構造はダイヤモンドの合成にマイクロ波プラズマCVD法により、as grownで得られるため、ボロンドープよりも容易にp型の半導体的導電性を得ることができる。ボロンドープのダイヤモンド電極は広い電位窓を持ち、溶存酸素の影響が少なく、バックグラウンド電流が微小なことであるとの特徴から、電極の研究は広い範囲で進歩している。本願発明者らはアンドープ水素終端ダイヤモンドがボロンドープダイヤモンド電極と同様に広い電位窓を持つことをすでに確認しており、これを用いてダイヤモンドISFETの開発を世界ではじめて行った。
【0012】
上記したように、本願発明者らは更にチャネルの構成の研究をすすめた結果、本発明は、オゾン処理による高い閾値電圧を有する特性の良好なpチャネル電界効果トランジスタを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕pチャネル電界効果トランジスタにおいて、液体電解質をゲートとして使用し、オゾン処理により水素終端表面を部分的に酸化し、水素終端と酸素終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとするようにしたものである。
【0014】
〔2〕上記〔1〕記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記酸素の被覆率を高くすることにより閾値電圧を負の方向にシフト可能にすることを特徴とする。
【0015】
〔3〕上記〔1〕記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記液体電解質のpH1−pH14の変化およびアルカリイオン等の正イオン、ハロゲンイオン等の負イオン10−1から10−6モル/リットルに対して閾値電圧が±0.1V範囲内で変化しないようにしたことを特徴とする。
【0016】
〔4〕pチャネル電界効果トランジスタにおいて、液体電解質をゲートとして使用し、水素と窒素の混合プラズマにより水素終端表面をアミノ化し、水素終端とアミノ終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとするようにしたものである。
【0017】
〔5〕上記〔4〕記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記アミノ終端にペプチド結合にて2価カルボン酸を作用させ、カルボキシル化を行うことを特徴とする。
【0018】
〔6〕上記〔5〕記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記アミノ終端にペプチド結合によるカルボキシル化を行った上で、さらにペプチド結合によるDNAを固定することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、従来の研究から本発明に至るまでを詳細に説明する。
【0020】
ダイヤモンドはその広帯域ギャップ、高い移動度、高い熱導電性や広い電位窓から様々なデバイスへの適用の要求に応えられる材料である。ダイヤモンドを用いたデバイスが、初めて作製され〔参考文献[1]:H.Kawarada,M.Aoki and M.Ito,Appl.Phys.Lett.65,1563(1994)〕、ダイヤモンドはハイパワーな高周波デバイス〔参考文献[2]:P.Gluche,A.Aleksov,A.Vescan,W.Ebert and E.Kohn,IEEE Electron Device Lett.Vol.18,No.11(1997)、参考文献[3]:H.Taniuchi,H.Umezawa,T.Arima,M.Tachiki and H.Kawarada,IEEE Electron Device Lett.Vol.22,No.8(2001)〕、やバイオセンサーへの適用が可能である。
【0021】
ドーピング無しの水素終端により、高い表面キャリア密度(〜1013cm−2)を持つ水素終端構造のダイヤモンドのp型表面導電層を得ることができた。これは150K〜400Kの温度幅でも安定であった〔参考文献[4]:K.Hayashi,S.Yamanaka,H.Okushi and K.Kajimura,Appl.Phys.Lett.68,376(1996)〕。
【0022】
高導電層は、化学的クリーニングや酸素で周囲を覆うアニーリング(annealing)や酸素プラズマ処理によって除去することができる〔参考文献[5]:H.Kawarada,Surface Science Reports26,205(1996)〕。この高導電層の除去は、水素原子が酸素原子により化学的に表面に吸収される置換により起こるものである。
【0023】
エンハンスモード(ノーマリー・オフ)の電界効果トランジスタもデプレッションモード(ノーマリー・オン)の電界効果トランジスタも水素終端構造のダイヤモンド表面におけるゲート金属により実現可能である(上記参考文献[5])。ここでは、閾値電圧のダイヤモンド電界効果トランジスタとしての機能を犠牲にせずに、ゲート金属のみで、閾値電圧のコントロールを試みた。しかしながら、ダイヤモンド導電層の閾値電圧(Vth)のコントロールは、今のところ実現されていない。
【0024】
さらに、気相成長法によってマイクロ波ブラズマをアシストすることにより、シリコン基板上に多結晶のダイヤモンドフィルムが合成され、その上に液体電解質ゲートダイヤモンド電界効果トランジスタが作製された〔参考文献[6]:H.Kawarada,Y.Araki,T.Sakai,T.Ogawa and H.Umezawa,Phys.Status Solidi A185,79(2001)〕。
【0025】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0026】
図1は本発明の実施例を示すオゾン(O3 )処理を施した電界効果トランジスタの模式図、図2はそのオゾン(O3 )処理を施したチャネル部の模式図(図1の点線部分の拡大図)、図3はそのゲートとしてのKCl溶液濃度〔M〕に対する閾値電圧〔V〕の特性図である。
【0027】
図1,図2において、1は高抵抗表面チャネル、2はオゾン(O3 )処理、3はp型表面導電層、4はソース電極、5はドレイン電極、6はソース電極4を被覆するエポキシ樹脂、7はドレイン電極5を被覆するエポキシ樹脂、8は液体電解質としてのKClからなるゲート、9は参照電極(Ag/AgCl)、10はアンドープ多結晶ダイヤモンド層である。
【0028】
この実施例では、図1に示すように、高抵抗表面チャネル1を有するダイヤモンド電界効果トランジスタ(FETs)をオゾン(O3 )処理2することにより作製した。このオゾン処理2により、ダイヤモンドの表面導電層が徐々に失われた。図3に示すように、60分間のオゾン処理cの後、シート抵抗はオゾン処理をしなかったd表面の20〜30倍となり、0.44Vの閾値電圧(Vth)のシフトを引き起こした。閾値電圧の絶対値は、オゾン処理の時間の増加に伴い増加した。よって、閾値電圧がオゾン処理によりコントロールできることが分かった。なお、図3におけるaはオゾン処理20分後、bはオゾン処理40分後を示している。
【0029】
ドレイン電極5とソース電極4は、液体電解質8とオゾン処理(O3 )2より保護するために、エポキシ樹脂6,7で覆われる。ダイヤモンド表面のエポキシ樹脂6,7で覆われていないチャネル領域は、直接液体電解質8と酸化物オゾンと接触する。
【0030】
参照電極(Ag/AgCl)9がゲート電極として用いられた。全てのデバイスがエンハンスメントモードで、p型表面導電層3に作製され、チャネルの長さは500μmで、幅は10mmであった。
【0031】
水素終極構造を持つダイヤモンドは塩化物イオン(Cl− )に対し、感応性を示すと報告されてきた〔参考文献[7]:T.Sakai,H.Kanazawa,Y.Araki,H.Umezawa,M.Tachiki and H.Kawarada,Jpn.J.Appl.Phys.48,2595(2002)〕。
【0032】
したがって、ここでは塩化物イオンの使用により容易に表面の変化を評価できるので、高濃度(10−2モル/リットル)の塩化カリウム(KCl)溶液を液体電解質として、また、FETは、電位窓が約3Vのダイヤモンド内にバイアスされた〔参考文献[8]:R.Tenne,K.Patel,K.Hashimoto and A.Fujishima,J.Electroanal.Chem 347,409(1993)〕。
【0033】
前述した60分のオゾン処理c(図3参照)の後、シート抵抗はオゾン処理しなかったd(図3参照)表面の20〜30倍の高さを示した。60分間のオゾン処理c(図3参照)前後のIDS(ドレイン−ソース間電流)−VDS(ドレイン−ソース間電圧)特性を図4(a),図4(b)に示す。
【0034】
このIDS−VDS特性は、定性的に従来のMISFETsと一致する。ここでは、ゲート電圧(VGS)をコントロールすることで、ドレイン電流を−80μAでVDS=−0.4Vあたりで維持しようと試みた。60分間のオゾン処理c(図3参照)の後、VGSは−0.7V〔図4(a)参照〕から−1.1V〔図4(b)参照〕へシフトした。オゾン処理によりチャネルが高抵抗になったので、ゲート電圧(VGS)の絶対値はドレイン電流を維持するために増加する。オゾン処理後の相互コンダクタンス(gm )は処理前と同じであった。ドレイン側及びソース側のキャリアは、大きな負のチャネルバイアスのため、表面導電層を作るためにチャネルへ移動した。
【0035】
水素終端構造のダイヤモンドのエネルギー帯は、図5(a)に示すように蓄積層(accumulation layer)を作るために上方へ曲がる。いくつかのモデル〔参考文献[9]:S.G.Ri,T.Mizumasa,Y.Akiba,Y.Hirose,T.Kurosu and M.Iida,Jpn.J.Appl.Phys.34,5550(1995)、参考文献[10]:F.Maier,M.Riedel,B.Mantel,J.Risteinand L.Ley,Phys.Rev.Lett.85,3472(2002)〕は提示されているが、表面上方エネルギー帯曲がりの原因はここでは明らかにできなかった。
【0036】
図2に示すように、オゾンは分解し、酸素遊離基を生成する。水素原子が、酸素遊離基により化学的に表面に吸収され部分的に置換するため、表面導電性は減少する。酸素終端構造を持つダイヤモンド表面は、一般に絶縁性を示し、シート抵抗はオゾン処理の後増加する。したがって、水素終端構造を持つダイヤモンド表面は、オゾン処理により部分的に酸素終端構造を持ったといえる。部分的に酸素終端構造を持ったダイヤモンド表面のエネルギー帯曲がりは、図5(b)に示すように、ホールにデプレッション層を作るために減少する。オゾン処理により、導電ダイヤモンド層チャネルのキャリア濃度はP+ からPへと変化した。
【0037】
正の表面電荷を持つ水素終端構造のダイヤモンド表面はCl− イオンに感応性を示す(上記参考文献[7]参照)。しかし、60分間のオゾン処理c(図3参照)の後、表面状態は、上述のように、部分的に酸素終端構造となり、表面電荷はニュートラルとなったので、液体電解質のCl− イオンは部分的に酸素終端構造となったダイヤモンド表面に吸着されない。つまり、図6に示すように、部分的に酸素終端構造となったダイヤモンド表面はCl− イオンに対し不感応である。
【0038】
DS=−0.4Vの時の閾値電圧を図6(b)に示す。閾値電圧は、キャリア濃度の減少に伴い、より負の値へとシフトしていく。絶対閾値電圧は、オゾン処理の時間の増加に伴い、増加していく。ここでは、電解質のイオン濃度が高い(KCl 10−2モル/リットル)ので、溶液の拡散層(グイ層 Gouy layer)キャパシタンス値の変化は無視してもよいと考えられる〔参考文献[11]:R.Memming,Semiconductor Electrochemistry,Wiley Interscience,New York,2001,p.84.〕。
【0039】
したがって、閾値電圧のシフトはオゾン処理時間とダイヤモンドチャネル表面の酸素終端構造の率に依存する。オゾン処理の利点は、閾値電圧がコントロールできることと、表面電荷がニュートラルになることである。したがって、チャネルとして有効である。
【0040】
ダイヤモンドの酸化は、Siの酸化とは異なる。Siの酸化はSi|SiO2 界面状態で連続的にSiO2 フィルムを作製し続ける。一方、オゾン処理によるダイヤモンド表面の酸化は、表面層に限定される。
【0041】
図7はダイヤモンド表面を光電子分光(XPS)により観察した結果を示す図である。図7(a)はオゾン処理をしない水素終端状態のダイヤモンド表面、図7(b)は60分間のオゾン処理の後のダイヤモンド表面の光電子分光(XPS)による観察結果であり、横軸に拘束エネルギー(eV)、縦軸にスペクトル強度(相対単位)を示している。
【0042】
この結果より、60分間のオゾン処理の後のダイヤモンド表面には明らかに酸素が生成していることが分かる。
【0043】
このダイヤモンド表面の酸素の量は、オゾン処理時間の増加に伴い増加する。このように、オゾン処理によって、表面導電チャネルが全て除去されれば、ノーマリーオフモードにおいてゲート金属に関係なく、P+ (ソース)−i(チャネル)−P+ (ドレイン)構造のダイヤモンド電界効果トランジスタが実現できる。
【0044】
次に、本発明のバイオセンサーへの適用例である水素終端とアミノ終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとしてなるpチャネル電界効果トランジスタについて説明する。
【0045】
なお、電解質溶液としては、KClに代えて、KBrを用いても良好な結果を示すことができた。その特性図を図8に示す。
【0046】
図8(a)はKClの場合、図8(b)はKBrの場合であり、横軸にモル濃度(M)、縦軸は閾値電圧(V)を示している。
【0047】
図8(a)に示すように、KClのオゾン処理を行う前bでは、低い閾値電圧であったが、50分のオゾン処理を行った結果a、閾値電圧を高くすることができた。また、図8(b)に示すように、KBrの場合も、オゾン処理を行う前bでは、低い閾値電圧であったが、50分のオゾン処理を行った結果a、閾値電圧を高くすることができた。
【0048】
また、これら以外のアルカリイオン等の正イオン、ハロゲンイオン等の負イオンを有する電解質溶液であってもよい。
【0049】
さらに、液体電解質のpH1−pH14の変化およびアルカリイオン等の正イオン、ハロゲンイオン等の負イオン10−1から10−6モル/リットルに対して閾値電圧が±0.1V範囲内で変化しないようにしている。
【0050】
次に、水素終端とアミノ終端を有するバイオセンサー機能を有するpチャネル電界効果トランジスタへの適用について説明する。
【0051】
図9は本発明の実施例を示す水素終端とアミノ終端を有するpチャネル電界効果トランジスタの模式図、図10はそのアミノ終端への各種のバイオ生体の作用状態を示す模式図である。
【0052】
図9において、11はアンドープ多結晶ダイヤモンド層、12は酸素(フッ素)終端絶縁領域、13は水素終端領域、14はナノ改質領域、15はソース電極、16はドレイン電極、17はソース電極を被覆するエポキシ樹脂、18はドレイン電極を被覆するエポキシ樹脂、19はDNA,生体分子、20は液体電解質である。
【0053】
ここでは、液体電解質20をゲートとして使用し、水素と窒素の混合プラズマにより水素終端表面をアミノ化し、水素終端とアミノ終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとしてなるpチャネル電界効果トランジスタとしている。
【0054】
図10(a)に示すように、シリコンよりも高密度なアミノ化が行われたダイヤモンド表面21には、2価カルボン酸(コハク酸)22が作用する。
【0055】
また、図10(b)に示すように、ダイヤモンド表面21には、ペプチド結合23により、カルボキシル化が行われる。
【0056】
更に、ダイヤモンド表面21には、図10(c)に示すように、図10(b)におけるカルボキシル化したものに、ペプチド結合24により、DNA25が結合さる。
【0057】
このように、チャネル部へのDNA,生体分子19の結合により、かかるpチャネル電界効果トランジスタの閾値電圧を変化させることができ、バイオセンサーとしての道を開くものである。
【0058】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0059】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0060】
(1)イオン感応性のない表面チャネルを有する電界効果トランジスタが作製でき、それを基礎に所望の感応性を有する有機分子、生体分子を固定し、選択性の高いイオンセンサーやバイオセンサーを作製することができる。
【0061】
(2)生体分子の固定には水素終端構造ではなく、他の終端構造(酸素終端、アミノ終端)が必要であるが、そのような終端構造でもトランジスタが動作することが分かり、表面へ任意の分子を固定する道筋ができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すオゾン(O3 )処理を施した電界効果トランジスタの模式図である。
【図2】本発明の実施例を示すオゾン(O3 )処理を施したチャネル部の模式図である。
【図3】本発明の実施例を示すゲートとしてのKCl溶液濃度〔M〕に対する閾値電圧〔V〕の特性図である。
【図4】本発明の実施例を示す電界効果トランジスタのIDS−VDS特性図である。
【図5】本発明の実施例を示す電界効果トランジスタの水素終端構造のダイヤモンドのエネルギー帯を示す図である。
【図6】部分的に酸素終端構造となったダイヤモンド表面のCl− イオンに対する感応状態を示す図である。
【図7】電界効果トランジスタのダイヤモンド表面を光電子分光(XPS)により観察した結果を示す図である。
【図8】本発明の実施例を示す電界効果トランジスタの電解質溶液のモル濃度(M)に対する閾値電圧(V)の特性を示す図である。
【図9】本発明の実施例を示す水素終端とアミノ終端を有するpチャネル電界効果トランジスタの模式図である。
【図10】本発明の実施例を示すpチャネル電界効果トランジスタのアミノ終端への各種のバイオ生体の作用状態を示す模式図である。
【符号の説明】
1  高抵抗表面チャネル
2  オゾン(O3 )処理
3  p型表面導電層
4,15  ソース電極
5,16  ドレイン電極
6,17  ソース電極を被覆するエポキシ樹脂
7,18  ドレイン電極を被覆するエポキシ樹脂
8  液体電解質としてのKClからなるゲート
9  参照電極(Ag/AgCl)
10,11  アンドープ多結晶ダイヤモンド層
12  酸素(フッ素)終端絶縁領域
13  水素終端領域
14  ナノ改質領域
19  DNA,生体分子
20  液体電解質
21  ダイヤモンド表面
22  2価カルボン酸(コハク酸)
23,24  ペプチド結合
25  DNA
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a p-channel field-effect transistor using a liquid electrolyte as a gate and using a diamond surface as a channel in which hydrogen termination and oxygen termination or hydrogen termination and amino termination are mixed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an ion-sensitive FET (ISFET) based on a commercially available SiMOSFET has a structure in which an Si oxide film is covered with a Si nitride film in order to prevent malfunction due to intrusion of ions into an oxide film or an oxide film / Si interface. Has become. Since the surface of the Si nitride film covering the Si oxide film is a sensitive portion, the sensitive portion is separated from the oxide film / Si interface, and a current change corresponding to a potential change on the surface is small, making it difficult to increase sensitivity. is there.
[0003]
To cope with this, a film-forming technology is used to increase the density of the silicon nitride film and alumina film as the sensitive film and protective film, use laser ablation, etc., and reduce the film thickness to increase the sensitivity. .
[0004]
[Non-patent document 1]
H. Kawarada, Surface Science Reports 26 (1996) 205
[Non-patent document 2]
G. FIG. W. Swain, Advanced Materials, 6, (1994) 388.
[Non-Patent Document 3]
Akira Fujishima; Chemistry and Industry 51, (1998) 207
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors of the present application produced a p-channel field-effect transistor using the ozone-treated surface, in which the channel resistance increased. Furthermore, it has been found that the threshold voltage moves in the negative direction. At that time, it was revealed by photoelectron spectroscopy (XPS) that the diamond surface as a channel was oxygen-terminated.
[0006]
And as such a field effect transistor,
(1) Since the transistor operation is excessively affected by various ions in the liquid electrolyte, a field effect transistor having a surface channel that is not ion-sensitive is required as a transistor for determining a reference potential.
[0007]
(2) There is a need for a transistor formation technology that can directly fix any organic molecule or biomolecule to the sensitive channel.
[0008]
As techniques in such a field, there are the above-mentioned non-patent documents 1 to 3.
[0009]
ISFETs (ion-sensitive field-effect transistors) have been actively studied due to their advantages of integration and miniaturization, and those using Si have already been marketed. Since diamond is physically and chemically stable, it is expected to be a biocompatible biosensor in the future.
[0010]
In addition, boron-doped diamond exhibits p-type semiconductor conductivity. Undoped diamond whose surface is terminated with hydrogen also has a p-type conductive layer on the surface. This hydrogen-terminated surface conductive layer shows a high surface carrier density (10 13 / cm 2 ) even at room temperature, and shows almost no temperature dependence. Furthermore, most carriers are present in a shallow region from the surface (〜1010 nm). Since such a structure is advantageous for the operation of the FET, the inventors of the present application are studying ISFETs using undoped diamond that has been subjected to hydrogen termination.
[0011]
Further, since the hydrogen-terminated structure is obtained as-grown by the microwave plasma CVD method for synthesizing diamond, it is possible to obtain p-type semiconductor conductivity more easily than boron doping. Boron-doped diamond electrodes have a wide potential window, are less affected by dissolved oxygen, and have a small background current, and electrode research has progressed in a wide range. The present inventors have already confirmed that undoped hydrogen-terminated diamond has a wide potential window as in the case of the boron-doped diamond electrode, and have developed the diamond ISFET for the first time in the world using this.
[0012]
As described above, the inventors of the present application have further studied the structure of the channel. As a result, the present invention aims to provide a p-channel field-effect transistor having a high threshold voltage by ozone treatment and excellent characteristics. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, in order to achieve the above object,
[1] In a p-channel field-effect transistor, a liquid electrolyte is used as a gate, and a hydrogen-terminated surface is partially oxidized by ozone treatment so that a diamond surface in which hydrogen-terminated and oxygen-terminated are mixed is used as a channel. is there.
[0014]
[2] The p-channel field-effect transistor according to [1], wherein the threshold voltage can be shifted in the negative direction by increasing the oxygen coverage.
[0015]
[3] In the p-channel field effect transistor according to the above [1], a change in pH1 to pH14 of the liquid electrolyte and an increase in negative ions such as positive ions such as alkali ions and negative ions such as halogen ions from 10 −1 to 10 −6 mol / liter. On the other hand, the threshold voltage does not change within a range of ± 0.1 V.
[0016]
[4] In a p-channel field effect transistor, a liquid electrolyte is used as a gate, a hydrogen-terminated surface is aminated by a mixed plasma of hydrogen and nitrogen, and a diamond surface having both hydrogen-terminated and amino-terminated is used as a channel. It is.
[0017]
[5] The p-channel field effect transistor according to the above [4], wherein a divalent carboxylic acid is allowed to act on the amino terminus via a peptide bond to perform carboxylation.
[0018]
[6] The p-channel field-effect transistor according to the above [5], wherein the amino terminus is carboxylated by a peptide bond, and the DNA is further immobilized by a peptide bond.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the details from the conventional research to the present invention will be described in detail.
[0020]
Diamond is a material that can meet the demands of application to various devices because of its wide band gap, high mobility, high thermal conductivity and wide potential window. A device using diamond has been manufactured for the first time [Ref. Kawarada, M .; Aoki and M.S. Ito, Appl. Phys. Lett. 65, 1563 (1994)], and diamond is a high-power high-frequency device [Ref. Gluche, A .; Aleksov, A .; Vescan, W.C. Ebert and E.A. Kohn, IEEE Electron Device Lett. Vol. 18, No. 11 (1997), Reference [3]: H. et al. Taniuchi, H .; Umezawa, T .; Arima, M .; Tachiki and H.S. Kawarada, IEEE Electron Device Lett. Vol. 22, No. 8 (2001)], and biosensors.
[0021]
Due to the hydrogen termination without doping, a p-type surface conductive layer of diamond having a hydrogen termination structure having a high surface carrier density (1310 13 cm −2 ) was obtained. This was stable even at a temperature range of 150K to 400K [Ref. Hayashi, S .; Yamanaka, H .; Okushi and K.K. Kajimura, Appl. Phys. Lett. 68, 376 (1996)].
[0022]
The highly conductive layer can be removed by chemical cleaning, annealing covering the periphery with oxygen, or oxygen plasma treatment [Ref. Kawarada, Surface Science Reports 26, 205 (1996)]. The removal of the highly conductive layer is caused by the substitution in which hydrogen atoms are chemically absorbed by oxygen atoms on the surface.
[0023]
Both an enhancement mode (normally off) field effect transistor and a depletion mode (normally on) field effect transistor can be realized by a gate metal on the surface of diamond having a hydrogen termination structure (the above-mentioned reference [5]). Here, an attempt was made to control the threshold voltage only with the gate metal without sacrificing the function of the threshold voltage as a diamond field effect transistor. However, control of the threshold voltage (Vth) of the diamond conductive layer has not been realized so far.
[0024]
Furthermore, by assisting microwave plasma by a vapor phase growth method, a polycrystalline diamond film was synthesized on a silicon substrate, and a liquid electrolyte gate diamond field effect transistor was formed thereon [Ref [6]: H. Kawarada, Y .; Araki, T .; Sakai, T .; Ogawa and H.S. Umezawa, Phys. Status Solidi A185, 79 (2001)].
[0025]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0026]
FIG. 1 is a schematic view of an ozone (O 3 ) -treated field effect transistor showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of the ozone (O 3 ) -treated channel portion (dotted line in FIG. 1). FIG. 3 is a characteristic diagram of the threshold voltage [V] with respect to the KCl solution concentration [M] as the gate.
[0027]
1 and 2, 1 is a high-resistance surface channel, 2 is an ozone (O 3 ) treatment, 3 is a p-type surface conductive layer, 4 is a source electrode, 5 is a drain electrode, and 6 is an epoxy covering the source electrode 4. A resin, 7 is an epoxy resin covering the drain electrode 5, 8 is a gate made of KCl as a liquid electrolyte, 9 is a reference electrode (Ag / AgCl), and 10 is an undoped polycrystalline diamond layer.
[0028]
In this example, as shown in FIG. 1, diamond field effect transistors (FETs) having a high-resistance surface channel 1 were manufactured by ozone (O 3 ) treatment 2. By this ozone treatment 2, the surface conductive layer of diamond was gradually lost. As shown in FIG. 3, after the ozone treatment c for 60 minutes, the sheet resistance became 20 to 30 times that of the d surface not subjected to the ozone treatment, causing a shift of the threshold voltage (Vth) of 0.44 V. The absolute value of the threshold voltage increased as the ozone treatment time increased. Therefore, it was found that the threshold voltage can be controlled by the ozone treatment. In addition, a in FIG. 3 shows 20 minutes after the ozone treatment, and b shows 40 minutes after the ozone treatment.
[0029]
The drain electrode 5 and the source electrode 4 are covered with epoxy resins 6 and 7 to protect them from the liquid electrolyte 8 and the ozone treatment (O 3 ) 2. The channel region of the diamond surface not covered with the epoxy resins 6 and 7 is in direct contact with the liquid electrolyte 8 and the oxide ozone.
[0030]
A reference electrode (Ag / AgCl) 9 was used as a gate electrode. All devices were fabricated in p-type surface conductive layer 3 in enhancement mode, with a channel length of 500 μm and a width of 10 mm.
[0031]
It has been reported that diamond having a hydrogen terminal structure exhibits sensitivity to chloride ions (Cl ) [Ref. Sakai, H .; Kanazawa, Y .; Araki, H .; Umezawa, M .; Tachiki and H.S. Kawarada, Jpn. J. Appl. Phys. 48, 2595 (2002)].
[0032]
Therefore, the surface change can be easily evaluated by using chloride ions. Therefore, a potassium chloride (KCl) solution having a high concentration (10 −2 mol / liter) is used as a liquid electrolyte, and the FET has a potential window. Biased into a diamond of about 3 V [Ref. Tenne, K .; Patel, K .; Hashimoto and A. Fujishima, J. et al. Electroanal. Chem 347, 409 (1993)].
[0033]
After the 60-minute ozone treatment c (see FIG. 3), the sheet resistance was 20 to 30 times higher than the surface of d (see FIG. 3) that was not subjected to ozone treatment. FIGS. 4A and 4B show I DS (drain-source current) -V DS (drain-source voltage) characteristics before and after the ozone treatment c (see FIG. 3) for 60 minutes.
[0034]
This I DS -V DS characteristic qualitatively matches that of conventional MISFETs. Here, by controlling the gate voltage (V GS), the drain current attempts to maintain at V DS = per -0.4V in -80μA. After 60 minutes of ozone treatment c (see FIG. 3), V GS shifted from −0.7 V (see FIG. 4 (a)) to −1.1 V (see FIG. 4 (b)). Since the channel has become highly resistive due to the ozone treatment, the absolute value of the gate voltage (V GS ) increases to maintain the drain current. The transconductance (g m ) after the ozone treatment was the same as before the treatment. Carriers on the drain and source sides migrated to the channel to create a surface conductive layer due to the large negative channel bias.
[0035]
The energy band of the hydrogen-terminated diamond is bent upward to form an accumulation layer as shown in FIG. 5 (a). Several models [Ref. [9]: S. G. FIG. Ri, T .; Mizumasa, Y .; Akiba, Y .; Hirose, T .; Kurosu and M.S. Iida, Jpn. J. Appl. Phys. 34, 5550 (1995), Reference [10]: F.R. Maier, M .; Riedel, B .; Mantel, J .; Listeinand L. Lee, Phys. Rev .. Lett. 85, 3472 (2002)], but the cause of the energy band bending above the surface could not be clarified here.
[0036]
As shown in FIG. 2, ozone decomposes to produce oxygen free radicals. The surface conductivity is reduced because the hydrogen atoms are chemically absorbed by the oxygen radicals onto the surface and partially displaced. A diamond surface having an oxygen-terminated structure generally exhibits insulating properties, and the sheet resistance increases after ozone treatment. Therefore, it can be said that the diamond surface having the hydrogen-terminated structure partially had the oxygen-terminated structure due to the ozone treatment. The energy band bending of the diamond surface having a partially oxygen-terminated structure is reduced due to the formation of a depletion layer in the holes, as shown in FIG. The ozone treatment changed the carrier concentration of the conductive diamond layer channel from P + to P.
[0037]
A diamond surface having a hydrogen-terminated structure having a positive surface charge is sensitive to Cl ions (see Reference [7] above). However, after the ozone treatment c for 60 minutes (see FIG. 3), the surface state partially became an oxygen-terminated structure and the surface charge became neutral as described above, so that the Cl ions of the liquid electrolyte partially changed. It is not adsorbed on the surface of the diamond having the oxygen-terminated structure. That is, as shown in FIG. 6, the diamond surface partially having an oxygen-terminated structure is insensitive to Cl ions.
[0038]
FIG. 6B shows the threshold voltage when V DS = −0.4 V. The threshold voltage shifts to a more negative value as the carrier concentration decreases. The absolute threshold voltage increases as the time of the ozone treatment increases. Here, since the ion concentration of the electrolyte is high (KCl 10 −2 mol / liter), it is considered that the change in the capacitance value of the solution diffusion layer (Guy layer) may be ignored [Reference [11]: R. See Memming, Semiconductor Electrochemistry, Wiley Interscience, New York, 2001, p. 84. ].
[0039]
Therefore, the shift of the threshold voltage depends on the ozone treatment time and the ratio of the oxygen termination structure on the diamond channel surface. The advantages of ozone treatment are that the threshold voltage can be controlled and the surface charge is neutral. Therefore, it is effective as a channel.
[0040]
Oxidation of diamond is different from oxidation of Si. Oxidation of Si continues to produce a SiO 2 film continuously at the Si | SiO 2 interface state. On the other hand, oxidation of the diamond surface by the ozone treatment is limited to the surface layer.
[0041]
FIG. 7 is a diagram showing the result of observing the diamond surface by photoelectron spectroscopy (XPS). FIG. 7 (a) is a hydrogen-terminated diamond surface without ozone treatment, and FIG. 7 (b) is a result of photoelectron spectroscopy (XPS) observation of the diamond surface after ozone treatment for 60 minutes. (EV), and the vertical axis indicates the spectrum intensity (relative unit).
[0042]
From this result, it can be seen that oxygen is clearly generated on the diamond surface after the ozone treatment for 60 minutes.
[0043]
The amount of oxygen on the diamond surface increases as the ozone treatment time increases. As described above, if all the surface conductive channels are removed by the ozone treatment, the diamond field effect of the P + (source) -i (channel) -P + (drain) structure in the normally-off mode regardless of the gate metal. A transistor can be realized.
[0044]
Next, a description will be given of a p-channel field-effect transistor having a channel on a diamond surface having a mixture of hydrogen termination and amino termination, which is an application example of the present invention to a biosensor.
[0045]
It should be noted that good results could be obtained by using KBr instead of KCl as the electrolyte solution. The characteristic diagram is shown in FIG.
[0046]
8A shows the case of KCl, and FIG. 8B shows the case of KBr. The horizontal axis indicates the molar concentration (M), and the vertical axis indicates the threshold voltage (V).
[0047]
As shown in FIG. 8A, before the ozone treatment of KCl was performed, the threshold voltage was low. However, as a result of performing the ozone treatment for 50 minutes, the threshold voltage could be increased. Also, as shown in FIG. 8B, in the case of KBr, the threshold voltage was low before the ozone treatment b, but as a result of the ozone treatment for 50 minutes a, the threshold voltage is increased. Was completed.
[0048]
Further, an electrolyte solution having a positive ion such as an alkali ion and a negative ion such as a halogen ion other than these may be used.
[0049]
Further, the threshold voltage is not changed within a range of ± 0.1 V with respect to a change in pH1 to pH14 of the liquid electrolyte and a negative ion such as a positive ion such as an alkali ion and a negative ion such as a halogen ion from 10 −1 to 10 −6 mol / liter. I have to.
[0050]
Next, application to a p-channel field-effect transistor having a biosensor function having a hydrogen termination and an amino termination will be described.
[0051]
FIG. 9 is a schematic view of a p-channel field-effect transistor having a hydrogen terminus and an amino terminus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic view showing a state of action of various biological organisms on the amino terminus.
[0052]
In FIG. 9, 11 is an undoped polycrystalline diamond layer, 12 is an oxygen (fluorine) -terminated insulating region, 13 is a hydrogen-terminated region, 14 is a nano-modified region, 15 is a source electrode, 16 is a drain electrode, and 17 is a source electrode. An epoxy resin for covering, 18 is an epoxy resin for covering the drain electrode, 19 is DNA and biomolecules, and 20 is a liquid electrolyte.
[0053]
Here, the liquid electrolyte 20 is used as a gate, a hydrogen-terminated surface is aminated by a mixed plasma of hydrogen and nitrogen, and a p-channel field-effect transistor is used in which a diamond surface in which hydrogen-terminated and amino-terminated are mixed is used as a channel.
[0054]
As shown in FIG. 10A, a divalent carboxylic acid (succinic acid) 22 acts on the diamond surface 21 which has been aminated at a higher density than silicon.
[0055]
In addition, as shown in FIG. 10B, carboxylation is performed on the diamond surface 21 by the peptide bond 23.
[0056]
Further, as shown in FIG. 10 (c), DNA 25 is bonded to the carboxylated one in FIG. 10 (b) by a peptide bond 24 on the diamond surface 21.
[0057]
As described above, the threshold voltage of the p-channel field effect transistor can be changed by the binding of the DNA and the biomolecule 19 to the channel portion, thereby opening the way as a biosensor.
[0058]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0060]
(1) A field-effect transistor having a surface channel having no ion sensitivity can be manufactured. Based on the field effect transistor, an organic molecule and a biomolecule having a desired sensitivity can be immobilized, and a highly selective ion sensor or biosensor can be manufactured. be able to.
[0061]
(2) For immobilization of biomolecules, not hydrogen-terminated structures but other terminal structures (oxygen-terminated, amino-terminated) are required. There is a way to fix molecules.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a field-effect transistor subjected to an ozone (O 3 ) treatment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a channel portion subjected to an ozone (O 3 ) treatment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram of a threshold voltage [V] with respect to a KCl solution concentration [M] as a gate according to the embodiment of the present invention.
4 is a I DS -V DS characteristic view of a field effect transistor of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an energy band of diamond having a hydrogen termination structure of a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which a diamond surface partially having an oxygen-terminated structure is responsive to Cl ions.
FIG. 7 is a diagram showing a result of observing a diamond surface of a field-effect transistor by photoelectron spectroscopy (XPS).
FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a threshold voltage (V) with respect to a molar concentration (M) of an electrolyte solution of a field-effect transistor showing an example of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view of a p-channel field-effect transistor having a hydrogen terminus and an amino terminus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the state of action of various biological organisms on the amino terminus of a p-channel field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 high-resistance surface channel 2 ozone (O 3 ) treatment 3 p-type surface conductive layer 4, 15 source electrode 5, 16 drain electrode 6, 17 epoxy resin covering source electrode 7, epoxy resin covering drain electrode 8 liquid Gate 9 made of KCl as electrolyte Reference electrode (Ag / AgCl)
10, 11 Undoped polycrystalline diamond layer 12 Oxygen (fluorine) -terminated insulating region 13 Hydrogen-terminated region 14 Nano-modified region 19 DNA, biomolecule 20 Liquid electrolyte 21 Diamond surface 22 Divalent carboxylic acid (succinic acid)
23,24 peptide bond 25 DNA

Claims (6)

液体電解質をゲートとして使用し、オゾン処理により水素終端表面を部分的に酸化し、水素終端と酸素終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとしてなるpチャネル電界効果トランジスタ。A p-channel field-effect transistor using a liquid electrolyte as a gate, partially oxidizing a hydrogen-terminated surface by ozone treatment, and using a diamond surface having both hydrogen-terminated and oxygen-terminated as a channel. 請求項1記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記酸素の被覆率を高くすることにより閾値電圧を負の方向にシフト可能にすることを特徴とするpチャネル電界効果トランジスタ。2. The p-channel field effect transistor according to claim 1, wherein the threshold voltage can be shifted in a negative direction by increasing the oxygen coverage. 請求項1記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記液体電解質のpH1−pH14の変化およびアルカリイオン等の正イオン、ハロゲンイオン等の負イオン10−1から10−6モル/リットルに対して閾値電圧が±0.1V範囲内で変化しないようにしたことを特徴とするpチャネル電界効果トランジスタ。2. The p-channel field effect transistor according to claim 1, wherein a threshold voltage is set for a change in pH1 to pH14 of the liquid electrolyte and a negative ion such as a positive ion such as an alkali ion and a negative ion 10-1 to 10-6 mol / liter. Is not changed within a range of ± 0.1 V. 液体電解質をゲートとして使用し、水素と窒素の混合プラズマにより水素終端表面をアミノ化し、水素終端とアミノ終端が混在したダイヤモンド表面をチャネルとしてなるpチャネル電界効果トランジスタ。A p-channel field effect transistor in which a liquid electrolyte is used as a gate, a hydrogen-terminated surface is aminated by mixed plasma of hydrogen and nitrogen, and a diamond surface having both hydrogen-terminated and amino-terminated channels is used as a channel. 請求項4記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記アミノ終端にペプチド結合にて2価カルボン酸を作用させ、カルボキシル化を行うことを特徴とするpチャネル電界効果トランジスタ。5. The p-channel field-effect transistor according to claim 4, wherein carboxylation is performed by causing a divalent carboxylic acid to act on the amino terminus via a peptide bond. 請求項5記載のpチャネル電界効果トランジスタにおいて、前記アミノ終端にペプチド結合によるカルボキシル化を行った上で、さらにペプチド結合によリDNAを固定することを特徴とするpチャネル電界効果トランジスタ。6. The p-channel field-effect transistor according to claim 5, wherein the amino terminus is carboxylated by a peptide bond, and the DNA is further fixed by a peptide bond.
JP2002274343A 2002-09-20 2002-09-20 Method for manufacturing p-channel field effect transistor Expired - Fee Related JP3910512B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002274343A JP3910512B2 (en) 2002-09-20 2002-09-20 Method for manufacturing p-channel field effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002274343A JP3910512B2 (en) 2002-09-20 2002-09-20 Method for manufacturing p-channel field effect transistor

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006339732A Division JP4044122B2 (en) 2006-12-18 2006-12-18 p-channel field effect transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004109020A true JP2004109020A (en) 2004-04-08
JP3910512B2 JP3910512B2 (en) 2007-04-25

Family

ID=32270842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002274343A Expired - Fee Related JP3910512B2 (en) 2002-09-20 2002-09-20 Method for manufacturing p-channel field effect transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3910512B2 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004086025A1 (en) * 2003-03-25 2004-10-07 Japan Science And Technology Agency p CHANNEL FILED EFFECT TRANSISTOR AND SENSOR USING THE SAME
JP2006010359A (en) * 2004-06-22 2006-01-12 Keio Gijuku Termination method of diamond electrode
WO2006025180A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Japan Science And Technology Agency Dna sensor
JP2007078373A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology pH SENSOR COMPRISING ISFET AND METHOD OF MANUFACTURING SAME
WO2009099233A1 (en) * 2008-02-07 2009-08-13 National Institute For Materials Science Diamond uv sensor element and manufacturing method thereof, uv sensor device, diamond single crystal processing method
JP2010509599A (en) * 2006-11-14 2010-03-25 イーエイーディーエス、ドイチュラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング Detectors for detecting chemical warfare agents, manufacturing methods, and use of substrates as warfare agent detectors
CN102636543A (en) * 2011-02-09 2012-08-15 横河电机株式会社 Sensors and methods for measuring ph and ion concentrations
JP2012163531A (en) * 2011-02-09 2012-08-30 Yokogawa Electric Corp pH SENSOR AND pH MEASURING METHOD
JP2012168120A (en) * 2011-02-16 2012-09-06 Yokogawa Electric Corp Ion sensor and ion concentration measurement method
US8338834B2 (en) 2007-07-04 2012-12-25 National Institute For Materials Science Diamond semiconductor device
JP2014149306A (en) * 2014-04-11 2014-08-21 Yokogawa Electric Corp pH sensor and pH measuring method
WO2017150669A1 (en) 2016-03-02 2017-09-08 学校法人早稲田大学 Ion sensor, ion concentration measurement method, and electronic component
CN107331701A (en) * 2017-06-27 2017-11-07 中国科学院微电子研究所 A kind of diamond channel conduction characteristic optimizing method
CN107331602A (en) * 2017-06-27 2017-11-07 中国科学院微电子研究所 A kind of diamond surface voids concentration improves method
US10845323B2 (en) 2016-03-02 2020-11-24 Waseda University Ion sensor, ion concentration measurement method, and electronic component
JP7345602B1 (en) 2022-06-10 2023-09-15 住友化学株式会社 Electrochemical sensor and method for manufacturing electrochemical sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107146756A (en) * 2017-06-27 2017-09-08 中国科学院微电子研究所 A kind of diamond substrate field effect transistor tube preparation method

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004086025A1 (en) * 2003-03-25 2004-10-07 Japan Science And Technology Agency p CHANNEL FILED EFFECT TRANSISTOR AND SENSOR USING THE SAME
US7339212B2 (en) 2003-03-25 2008-03-04 Japan Science And Technology Agency p channel filed effect transistor and sensor using the same
JP2006010359A (en) * 2004-06-22 2006-01-12 Keio Gijuku Termination method of diamond electrode
WO2006025180A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Japan Science And Technology Agency Dna sensor
EP1788383A1 (en) * 2004-08-30 2007-05-23 Japan Science and Technology Agency Dna sensor
JPWO2006025180A1 (en) * 2004-08-30 2008-07-31 独立行政法人科学技術振興機構 DNA sensor
EP1788383A4 (en) * 2004-08-30 2014-04-30 Japan Science & Tech Agency Dna sensor
JP4523001B2 (en) * 2004-08-30 2010-08-11 独立行政法人科学技術振興機構 DNA sensor and measuring method using the same
US7851205B2 (en) 2004-08-30 2010-12-14 Japan Science And Technology Agency DNA sensor
JP2007078373A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology pH SENSOR COMPRISING ISFET AND METHOD OF MANUFACTURING SAME
JP2010509599A (en) * 2006-11-14 2010-03-25 イーエイーディーエス、ドイチュラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング Detectors for detecting chemical warfare agents, manufacturing methods, and use of substrates as warfare agent detectors
US8338834B2 (en) 2007-07-04 2012-12-25 National Institute For Materials Science Diamond semiconductor device
JP2009188222A (en) * 2008-02-07 2009-08-20 National Institute For Materials Science Diamond uv sensor element, manufacturing method thereof, uv sensor, and diamond single crystal processing method
US8435597B2 (en) 2008-02-07 2013-05-07 National Institute For Materials Science Diamond UV-sensor element and manufacturing method thereof, UV-sensor unit, and method of treating diamond single crystal
WO2009099233A1 (en) * 2008-02-07 2009-08-13 National Institute For Materials Science Diamond uv sensor element and manufacturing method thereof, uv sensor device, diamond single crystal processing method
JP2012163531A (en) * 2011-02-09 2012-08-30 Yokogawa Electric Corp pH SENSOR AND pH MEASURING METHOD
CN102636543A (en) * 2011-02-09 2012-08-15 横河电机株式会社 Sensors and methods for measuring ph and ion concentrations
US9267913B2 (en) 2011-02-09 2016-02-23 Yokogawa Electric Corporation PH sensor, pH measurement method, ion sensor, and ion concentration measurement method
US8809916B2 (en) 2011-02-09 2014-08-19 Yokogawa Electric Corporation pH sensor, pH measurement method, ion sensor, and ion concentration measurement method
JP2012168120A (en) * 2011-02-16 2012-09-06 Yokogawa Electric Corp Ion sensor and ion concentration measurement method
JP2014149306A (en) * 2014-04-11 2014-08-21 Yokogawa Electric Corp pH sensor and pH measuring method
WO2017150669A1 (en) 2016-03-02 2017-09-08 学校法人早稲田大学 Ion sensor, ion concentration measurement method, and electronic component
US10845323B2 (en) 2016-03-02 2020-11-24 Waseda University Ion sensor, ion concentration measurement method, and electronic component
CN107331701A (en) * 2017-06-27 2017-11-07 中国科学院微电子研究所 A kind of diamond channel conduction characteristic optimizing method
CN107331602A (en) * 2017-06-27 2017-11-07 中国科学院微电子研究所 A kind of diamond surface voids concentration improves method
JP7345602B1 (en) 2022-06-10 2023-09-15 住友化学株式会社 Electrochemical sensor and method for manufacturing electrochemical sensor
JP2023181161A (en) * 2022-06-10 2023-12-21 住友化学株式会社 Electrochemical sensor for ozone concentration measurement
JP2023180811A (en) * 2022-06-10 2023-12-21 住友化学株式会社 Electrochemical sensor and method for manufacturing electrochemical sensor
JP7445068B2 (en) 2022-06-10 2024-03-06 住友化学株式会社 Electrochemical sensor for measuring ozone concentration

Also Published As

Publication number Publication date
JP3910512B2 (en) 2007-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004109020A (en) P-channel field effect transistor
Kawarada et al. Electrolyte‐Solution‐Gate FETs Using Diamond Surface for Biocompatible Ion Sensors
Song et al. Cl− sensitive biosensor used electrolyte-solution-gate diamond FETs
US7091096B2 (en) Method of fabricating carbon nanotube field-effect transistors through controlled electrochemical modification
Nayak et al. High performance solution-deposited amorphous indium gallium zinc oxide thin film transistors by oxygen plasma treatment
US20100025660A1 (en) Semiconductor devices, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
EP1463121A1 (en) Semiconductor device and production method therefor
Sessi et al. A silicon nanowire ferroelectric field‐effect transistor
Sakai et al. Ozone-treated channel diamond field-effect transistors
Kao et al. Magnesium oxide (MgO) pH-sensitive sensing membrane in electrolyte-insulator-semiconductor structures with CF4 plasma treatment
US20170059513A1 (en) Hybrid ion-sensitive field-effect transistor
EP0177544A1 (en) Method of producing an isfet and same isfet.
Lin et al. Comparison between performances of In2O3 and In2TiO5-based EIS biosensors using post plasma CF4 treatment applied in glucose and urea sensing
Dutta et al. High-performance dual-gate carbon nanotube ion-sensitive field effect transistor with high-$\kappa $ top gate and low-$\kappa $ bottom gate dielectrics
JP4044122B2 (en) p-channel field effect transistor
Kanazawa et al. Effect of iodide ions on the hydrogen-terminated and partially oxygen-terminated diamond surface
Nebel et al. Electrochemical properties of undoped hydrogen terminated CVD diamond
Chou et al. Fabrication and application of ruthenium-doped titanium dioxide films as electrode material for ion-sensitive extended-gate FETs
Li et al. Normally off AlGaN/GaN ion-sensitive field effect transistors realized by photoelectrochemical method for pH sensor application
Matsumoto et al. Fabrication of inversion p-channel MOSFET with a nitrogen-doped diamond body
JP2015063443A (en) Surface treatment method of diamond thin film, manufacturing method of field effect transistor, and sensor element
JP3390756B2 (en) Field effect transistor
Pan et al. Sensing and impedance characteristics of YbTaO4 sensing membranes
KR101380926B1 (en) Sensors for detecting ion concentration using surface carbon nanostructures (modified carbon nanostructures) and fabricating method thereof
Naramura et al. Threshold voltage control of electrolyte solution gate field-effect transistor by electrochemical oxidation

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20040129

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061024

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070123

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070124

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3910512

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140202

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees